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一种基于单阶段深度学习的液滴数字 PCR 图像自动分析方法
Analyst ( IF 3.6 ) Pub Date : 2023-06-07 , DOI: 10.1039/d3an00615h Yuanyang Yao 1 , Shuhao Zhao 1 , Yan Liang 1 , Fei Hu 1 , Niancai Peng 1
Analyst ( IF 3.6 ) Pub Date : 2023-06-07 , DOI: 10.1039/d3an00615h Yuanyang Yao 1 , Shuhao Zhao 1 , Yan Liang 1 , Fei Hu 1 , Niancai Peng 1
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与基于芯片的 dPCR 相比,基于液滴的 dPCR 具有许多优势,例如更低的处理成本、更高的液滴密度、更高的通量,同时需要更少的样品。然而,液滴位置的随机性、不均匀的照明和不清晰的液滴边界使得自动图像分析具有挑战性。目前用于计数大量微滴的大多数方法都依赖于流量检测。传统的机器视觉算法无法从复杂的背景中提取目标的全部信息。一些两阶段方法首先对液滴进行定位,然后根据其灰度值进行分类,需要高质量的成像。在本研究中,我们通过改进一种名为YOLOv5的单阶段深度学习算法并将其应用于检测任务来解决这些局限性,以实现单阶段检测。我们引入了注意力机制模块来提高小目标的检测率,并使用新的损失函数来加快训练过程。此外,我们采用了网络修剪方法来促进模型在移动设备上的部署,同时保持其性能。我们用捕获的基于液滴的 dPCR 图像验证了模型,发现改进的模型可以准确识别复杂背景中的阴性和阳性液滴,错误率为 0.65%。该方法具有检测速度快、准确率高、能够在移动设备或云平台上使用的特点。总体而言,该研究提出了一种在大规模微滴图像中检测液滴的新方法,并为基于液滴的 dPCR 中准确、高效的液滴计数提供了一种有前景的解决方案。
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更新日期:2023-06-12
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